本書全面而又系統(tǒng)地論述建筑智能化系統(tǒng)技術。全書共14章，內(nèi)容包括信息傳輸網(wǎng)絡基礎原理、計算機網(wǎng)絡、智能化建筑內(nèi)電話網(wǎng)、控制信號網(wǎng)絡、綜合布線技術、建筑基本設備及其控制特性、建筑設備自動化技術、安全防范技術和消防與聯(lián)動控制技術、智能建筑聲頻應用技術、智能建筑有線電視及視頻應用技術、系統(tǒng)集成的平臺和開發(fā)技術、智能建筑系統(tǒng)集成技術和建筑智能化項目管理方法等。
本書系統(tǒng)地介紹了建筑智能化領域的主要技術,包括通信網(wǎng)絡技術、計算機技術、自動控制技術、消防與安全防范技術、聲頻與視頻應用技術、綜合布線和系統(tǒng)集成技術等。本書內(nèi)容具有系統(tǒng)性、先進性和代表性，在產(chǎn)品與技術、方案與原理、局部與系統(tǒng)、縱向與橫向、廣度與深度、應用與研究等方面平衡準確、選材適當，將高等學校專業(yè)教材的理論性、系統(tǒng)性與科技文獻的實踐性、先進性很好地融合在一起。本書文筆流暢，邏輯性強，圖表豐富，簡明易懂，便于教和學。
第2版前言
《建筑智能化系統(tǒng)》自出版以來已被眾多高校選作教材。從第1版問世至今已有近十個年頭,建筑智能化技術日新月異,“智能樓宇/智能建筑”是當前的熱門產(chǎn)業(yè)，因為樓宇智能化/建筑智能化技術已經(jīng)成為綠色可持續(xù)發(fā)展的主要支撐技術。一大批新技術、新產(chǎn)品、新工藝應用在建筑智能化工程實踐中,使人們對“建筑智能化”學科有了新的認識。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術和云計算技術的成熟,物聯(lián)網(wǎng)、云計算等新一代信息技術在智能建筑領域的應用越來越廣泛。智能建筑向“綠色建筑”“智慧建筑”發(fā)展,是構(gòu)建智慧城市的核心單元。為了盡可能將這些新的進展與成果納入教材內(nèi)容中，使得讀者能夠更好地學以致用，我們根據(jù)本學科發(fā)展的規(guī)律更新內(nèi)容，同時吸收眾多高校用戶意見對第1版進行了修訂，*終使得第2版與讀者見面。
第2版修訂工作的指導原則是：把握學科發(fā)展方向，努力造就精品教材。力求做到把新的認識融入教材中，體現(xiàn)學科發(fā)展的方向和行業(yè)發(fā)展的方向;站在全局的高度，從綜合集成應用的視角來組織教材的內(nèi)容;緊跟行業(yè)和市場發(fā)展動態(tài)，將新技術和新標準及時納入教材;揭示建筑智能化工程的復雜性和技術內(nèi)在的系統(tǒng)性關系;將編者豐富的教學經(jīng)驗結(jié)合到教材中，體現(xiàn)教材特色。編者根據(jù)上述原則進行修訂編寫工作。
本書的內(nèi)容涉及多個學科領域，覆蓋面非常廣，要在一個學期的教學中全面地講深學透是不太容易的，同時還要配合大量的綜合性實驗教學環(huán)節(jié)。因此，我們對選用本教材的教師提出一個建議，可以根據(jù)實際的教學條件和教學要求對教學內(nèi)容進行取舍。本書提供配套的電子教案供大家參考。
本書第1章由章云編寫，第3章由曾珞亞編寫，第8章由宋亞男編寫,第12章由谷剛編寫,第2、4、5、6、7、9、10、11、13、14章由許錦標編寫，全書由章云組織、修改和定稿。限于時間和水平，書中必有不妥之處，敬請讀者指正。
廣東工業(yè)大學校部和自動化學院在本書修訂工作中給予了大力支持和幫助，鮑鴻、萬頻、謝勝利、羅小燕、王銀河、陳瑋、余榮、蔡述庭、杜玉曉、史育群、李學聰、唐雄民、王春茹為本書的出版提供了許多的幫助，在此一并致謝！
編者2017年3月
第1章導論
本章導讀
1.1建筑智能化的基本概念
1.1.1智能建筑的基本含義
1.1.2智能建筑的體系結(jié)構(gòu)
1.1.3建筑智能化系統(tǒng)工程架構(gòu)
1.1.4建筑信息模型（BIM）技術
1.2建筑智能化的實現(xiàn)技術
1.2.1綜合布線技術
1.2.2信息傳輸技術
1.2.3接口與控制技術
1.2.4數(shù)據(jù)庫與集成技術
1.2.5綜合自動化與智能化技術
1.3建筑智能化的分類
1.3.1智能住宅小區(qū)
1.3.2智能校園
1.3.3智能醫(yī)院
1.3.4智能體育館
1.3.5智能博物館
1.3.6智能賓館酒店
1.3.7智能辦公寫字樓
1.4建筑智能化技術的發(fā)展
習題與思考題
第2章智能建筑信息傳輸網(wǎng)絡基礎原理
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2.1智能建筑網(wǎng)絡功能及傳輸對象
2.1.1智能建筑網(wǎng)絡的功能和分類
2.1.2智能建筑網(wǎng)絡的傳輸對象與特征
2.2智能建筑網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)
2.2.1信道與傳輸損耗
2.2.2雙絞線
2.2.3同軸電纜
2.2.4光纖
2.2.5無線傳輸介質(zhì)
2.2.6傳輸介質(zhì)的選擇
2.3通信網(wǎng)絡技術
2.3.1公用電信網(wǎng)簡介
2.3.2公用交換電話網(wǎng)
2.3.3數(shù)據(jù)通信網(wǎng)
習題與思考題
建筑智能化系統(tǒng)(第2版)
目錄
第3章智能建筑內(nèi)的計算機網(wǎng)絡
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3.1智能建筑內(nèi)的計算機局域網(wǎng)技術
3.1.1局域網(wǎng)標準
3.1.2以太網(wǎng)和快速以太網(wǎng)
3.1.3千兆以太網(wǎng)
3.1.4萬兆以太網(wǎng)
3.1.5交換式局域網(wǎng)及三層交換技術
3.1.6無線局域網(wǎng)
3.2局域網(wǎng)擴展與網(wǎng)絡互聯(lián)
3.2.1局域網(wǎng)擴展
3.2.2局域網(wǎng)互聯(lián)
3.2.3校園網(wǎng)、園區(qū)網(wǎng)設計
3.3寬帶接入技術
3.3.1接入網(wǎng)和接入技術
3.3.2寬帶接入技術
3.3.3銅線接入技術
3.3.4光纖接入網(wǎng)技術
3.3.5以太網(wǎng)接入
3.3.6無線接入
3.4建筑內(nèi)的Intranet
3.4.1Internet網(wǎng)絡技術
3.4.2Intranet網(wǎng)絡技術
3.4.3Web服務器
3.4.4建立樓宇內(nèi)的Intranet網(wǎng)
3.5網(wǎng)絡的管理與安全運行
3.5.1網(wǎng)絡管理
3.5.2網(wǎng)絡管理新技術
3.5.3VLAN管理
3.5.4防火墻技術
習題與思考題
第4章智能建筑內(nèi)的電話網(wǎng)
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4.1PABX通信網(wǎng)絡
4.1.1PABX基本原理
4.1.2PABX的主要功能
4.1.3PABX的入網(wǎng)方式
4.1.4PABX的主要技術性能參數(shù)
4.1.5PABX網(wǎng)絡設計要點和實例
4.2建筑內(nèi)的VoIP系統(tǒng)
4.2.1VoIP原理和構(gòu)架
4.2.2IP電話網(wǎng)關(中繼網(wǎng)關)
4.2.3IP語音網(wǎng)關
4.2.4VoIP網(wǎng)絡設計
4.3CTI系統(tǒng)
4.3.1CTI基本技術原理
4.3.2多通道電話數(shù)字錄音系統(tǒng)
4.3.3IVR系統(tǒng)
4.3.4呼叫中心系統(tǒng)
習題與思考題
第5章智能建筑內(nèi)控制信號網(wǎng)絡
本章導讀
5.1控制信號網(wǎng)絡傳輸特征
5.1.1噪聲和抗干擾
5.1.2模擬控制信號傳輸方式
5.1.3數(shù)字控制信號傳輸方式
5.2BACnet協(xié)議
5.2.1BACnet協(xié)議簡介
5.2.2BACnet體系結(jié)構(gòu)
5.2.3BACnet的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議
5.2.4BACnet的網(wǎng)絡層協(xié)議
5.2.5BACnet的應用層協(xié)議
5.2.6BIBB和標準BACnet設備
5.3現(xiàn)場總線
5.3.1現(xiàn)場總線基本概念
5.3.2LonWorks總線
5.3.3CAN總線
5.3.4Modbus總線
5.3.5EIB/KNX總線
5.3.6DALI協(xié)議
習題與思考題
第6章智能建筑的綜合布線技術
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6.1概述
6.1.1綜合布線系統(tǒng)的目的
6.1.2綜合布線系統(tǒng)的特點與優(yōu)勢
6.1.3智能建筑對綜合布線系統(tǒng)的設計需求
6.1.4綜合布線系統(tǒng)的設計規(guī)范標準
6.2綜合布線系統(tǒng)的組成
6.2.1綜合布線系統(tǒng)產(chǎn)品的組成
6.2.2綜合布線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
6.2.3屏蔽布線系統(tǒng)
6.2.4工業(yè)級布線系統(tǒng)
6.2.5管理
第3章智能建筑內(nèi)的計算機網(wǎng)絡
本章導讀
智能建筑內(nèi)的計算機網(wǎng)絡是高速的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，可以實現(xiàn)數(shù)字設備之間的高速數(shù)據(jù)通信，也可以實現(xiàn)語音和視頻信號的數(shù)字化傳輸，或者說，可以實現(xiàn)多媒體通信。它是智能建筑系統(tǒng)集成的平臺,是信息傳輸網(wǎng)的核心。
智能建筑內(nèi)的計算機網(wǎng)絡技術是局域網(wǎng)，傳輸速率已達10Gbps,目前的技術可保證到端點的傳輸速率為1000Mbps，因此，智能建筑內(nèi)的計算機網(wǎng)絡是一個高速的IP網(wǎng)絡。通過局域網(wǎng)上的網(wǎng)關/路由器就可以實現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)和各種廣域計算機網(wǎng)的聯(lián)接。
在一個智能建筑內(nèi)實際上構(gòu)建了多個局域網(wǎng)，每一個局域網(wǎng)完成一類通信服務，如控制專網(wǎng)、安防專網(wǎng)、涉密辦公網(wǎng)、公用信息網(wǎng)等。這樣做的原因是： 隔離帶來了安全，降低了網(wǎng)絡通信流量。局域網(wǎng)和局域網(wǎng)之間可以有目的地互聯(lián)起來，使網(wǎng)絡的安全性受到控制。計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)為管理與維護提供相應的網(wǎng)絡管理系統(tǒng)，并提供高密度的網(wǎng)絡端口，可滿足用戶容量分批增加的需求。
隨著網(wǎng)絡技術的飛速發(fā)展，從數(shù)據(jù)和信號的角度來看，目前的各種模擬傳輸業(yè)務均可能經(jīng)過數(shù)字化后在計算機網(wǎng)絡上傳輸。例如，VoIP可以支持傳統(tǒng)的電話通信業(yè)務，IPTV可以支持有線電視業(yè)務。也就是說，將來只需要建一個高速IP網(wǎng)絡，就能實現(xiàn)多種業(yè)務的傳輸。
本章主要介紹當前主流局域網(wǎng)技術以及局域網(wǎng)互聯(lián)、寬帶接入技術，然后介紹計算機網(wǎng)絡平臺及構(gòu)建方案，*后對網(wǎng)絡管理和安全進行簡介。
本章的重點和難點是在所學的網(wǎng)絡技術基礎上進行智能建筑內(nèi)的計算機網(wǎng)絡方案設計和集成。
3.1智能建筑內(nèi)的計算機局域網(wǎng)技術
在智能建筑內(nèi)構(gòu)建計算機網(wǎng)絡主要是應用局域網(wǎng)以及局域網(wǎng)互聯(lián)技術。局域網(wǎng)是一組由計算機和其他網(wǎng)絡設備互聯(lián)在一起而形成的系統(tǒng)，其覆蓋區(qū)域限于建筑物內(nèi)或建筑群內(nèi)，允許網(wǎng)絡內(nèi)部的用戶之間相互高速通信，并共享計算機的軟硬件資源。局域網(wǎng)通常由網(wǎng)絡接口卡、電纜(光纜)系統(tǒng)、交換機、服務器以及網(wǎng)絡操作系統(tǒng)等部分組成。決定局域網(wǎng)特性的技術要素包括網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)、傳輸介質(zhì)類型、介質(zhì)的訪問控制以及安全管理等。當前的技術主流是以太網(wǎng)。
3.1.1局域網(wǎng)標準
1. 局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)
IEEE 802是局域網(wǎng)的技術標準。局域網(wǎng)在通信方面有自己的特點： *，其數(shù)據(jù)是以幀為單位傳輸?shù)�。第二，局域網(wǎng)內(nèi)部一般不需中間轉(zhuǎn)接，所以也不要求路由選擇。因此，局域網(wǎng)的參考模型對應于OSI參考模型中的*低兩層，如圖3.1所示，實現(xiàn)了OSI模型*低兩層的功能。其中，物理層用來建立物理連接，數(shù)據(jù)鏈路層把數(shù)據(jù)構(gòu)成幀進行傳輸，并實現(xiàn)幀順序控制、錯誤控制及流控制功能，使不可靠的鏈路變?yōu)榭煽康逆溌贰?br />
圖3.1IEEE 802局域網(wǎng)參考模型與OSI參考模型
(1) 物理層。負責在物理層實體間發(fā)送和接收位流，提供發(fā)送和接收信號的能力、對寬帶的頻道分配和對基帶信號的調(diào)制等。
(2) 數(shù)據(jù)鏈路層。該層又細分為兩個功能子層： 邏輯鏈控制(Logical Link Control，LLC)子層和介質(zhì)訪問控制(Media Access Control，MAC)子層。這種功能分解主要是為了使數(shù)據(jù)鏈功能中與硬件有關的部分和與硬件無關的部分分開。
MAC子層與物理層相鄰，為物理層訪問提供接口。MAC子層負責對介質(zhì)的訪問控制，為用戶分配信道使用權，具有管理多個源和目的鏈路的功能。IEEE 802制定了幾種介質(zhì)訪問控制方法，同一個LLC子層能與其中任一種訪問方法接口，目前這些介質(zhì)訪問控制方法包括載波監(jiān)聽沖突檢測多重訪問(CSMA/CD)、令牌總線(token.bus)及令牌環(huán)(token.ring)等訪問方法。
LLC子層在MAC子層的支持下向網(wǎng)絡層提供服務。LLC子層與具體的傳輸介質(zhì)無關，這種獨立于介質(zhì)的訪問控制方法屏蔽了各種IEEE 802網(wǎng)絡連接之間的差別，向網(wǎng)絡層提供一個統(tǒng)一的格式和接口。LLC子層的功能包括數(shù)據(jù)幀的組裝與拆卸、幀的收發(fā)、差錯控制、數(shù)據(jù)流控制和發(fā)送順序控制等，并為網(wǎng)絡層提供兩種類型的服務——面向連接服務和無連接服務。
2. IEEE 802標準
IEEE 802是一個標準系列，包含多個協(xié)議，其組成如圖3.2所示。
圖3.2IEEE 802協(xié)議棧
3.1.2以太網(wǎng)和快速以太網(wǎng)
1. 以太網(wǎng)
以太網(wǎng)(Ethernet)是當今*流行的局域網(wǎng)，采用CSMA/CD介質(zhì)訪問方式進行通信訪問，網(wǎng)絡的速率是10Mbps。雖然現(xiàn)在構(gòu)建的局域網(wǎng)幾乎已不再應用10Mbps以太網(wǎng)技術，但是考慮到與以前所建系統(tǒng)的兼容性，我們?nèi)杂斜匾私?0Mbps以太網(wǎng)技術10BASE.T。
10BASE.T以太網(wǎng)所采用的傳輸介質(zhì)為3類、4類和5類UTP，其相關標準見表3.1。網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)為以集線器(hub，現(xiàn)在采用交換機)為節(jié)點的星形拓撲結(jié)構(gòu)。
表3.1以太網(wǎng)(IEEE 802.3)UTP介質(zhì)標準
標準要求10BASE.T100BASE.TX100BASE.T4100BASE.T21000BASE.T
數(shù)據(jù)速率10Mbps100Mbps100Mbps100Mbps1000Mbps
介質(zhì)要求3類100m
4類140m
5類150m5類100m
3類100m
4類100m
5類100m3類100m
4類100m
5類100m5類100m
使用電纜對數(shù)22424
插座接線模式1.2和3.61.2和3.6全部線對
1.2和3.6全部線對
10BASE.T要求每臺計算機都有一塊網(wǎng)絡接口卡與一條從網(wǎng)卡到集線器的直接連接。圖3.3表明了10BASE.T布線方案。盡管所有集線器都能容納多臺計算機，但集線器還是有許多種尺寸。一個典型的小型集線器有24個端口，每個提供一條連接。這樣，一個集線器能在一個小組中連接所有計算機(如在一個部門中)。較大的集線器能容納幾百條連接。
圖3.310BASE.T以太網(wǎng)
2. 100BASE.T快速型以太網(wǎng)
可以說，100BASE.T是雙絞線以太網(wǎng)的100Mbps速率版,它的標準為IEEE 802.3u，它是現(xiàn)行IEEE 802.3標準的補充。有3個不同的100BASE.T物理層規(guī)范，其相關標準見表3.2,其中兩個物理層規(guī)范支持長度為100m的無屏蔽雙絞線，第三個規(guī)范支持單�；蚨嗄９饫|。與10BASE.T和10BASE.F一樣，100BASE.T要求有中央集線器的星形布線結(jié)構(gòu)。
表3.2不同100Mbps快速以太網(wǎng)介質(zhì)標準
標準要求100BASE.TX100BASE.T4100BASE.FX
距離/m1001002000
拓撲結(jié)構(gòu)星形星形星形
介質(zhì)5類 UTP或STP3/4/5類 UTP多模或單模光纜
要求線對數(shù)242
編碼方法4B/5B8B/6T4B/5B
信號頻率/MHz12525125
100BASE.T的MAC(介質(zhì)訪問方式)與10Mbps“經(jīng)典”以太網(wǎng)MAC幾乎完全一樣，正如前面所述，IEEE 802.3 CSMA/CD MAC具有固有的可縮放性，即它可以以不同速度運行，并能與不同物理層連接。
100BASE.TX物理層支持快速以太網(wǎng)運行在5類2對UTP或1類STP上。100BASE.T4物理層支持快速以太網(wǎng)運行在3類、4類或5類的4對UTP上。100BASE.FX支持多�；騿文９饫|布線，這樣快速以太網(wǎng)就能在2km的距離內(nèi)傳輸信息。
100BASE.T4是為完全迎合龐大的3類音頻級布線安裝需要而設計的。100BASE.T4使用4對音頻級或數(shù)據(jù)級無屏蔽3類、4類或5類電纜。由于信號頻率只有25MHz，也可使用音頻級3類線纜。100BASE.T4使用所有的4對無屏蔽雙絞線，3對線用來同時傳送數(shù)據(jù)，而第4對線用來作為沖突檢測時的接收信道。與10BASE.T和100BASE.TX不同，它沒有單獨專用的發(fā)送和接收線，所以不可能進行全雙工操作。
100BASE.T4為目前大量的10Mbps以太網(wǎng)向100Mbps快速以太網(wǎng)過渡提供了極大方便，大多數(shù)情況下只需要更換網(wǎng)卡和集線器，而不需要重鋪電纜線。
3.1.3千兆以太網(wǎng)
1. 千兆以太網(wǎng)標準
千兆以太網(wǎng)是建立在以太網(wǎng)標準基礎之上的技術，它與快速以太網(wǎng)和標準以太網(wǎng)完全兼容，并利用原以太網(wǎng)標準所規(guī)定的全部技術規(guī)范，其中包括CSMA/CD協(xié)議、幀格式、流量控制以及IEEE 802.3標準中所定義的管理對象等。為了實現(xiàn)高速傳輸，千兆以太網(wǎng)定義了千兆介質(zhì)專用接口(GMII),從而將介質(zhì)子層和物理層分開，使得當物理層的傳輸介質(zhì)和編碼方式變化時不會影響到介質(zhì)子層。千兆以太網(wǎng)技術有兩個標準——IEEE 802.3z和IEEE 802.3ab。IEEE 802.3z為光纖和同軸電纜的全雙工鏈路方案的標準，IEEE 802.3ab為非屏蔽雙絞線的半雙工鏈路標準。
2. 千兆以太網(wǎng)介質(zhì)
千兆以太網(wǎng)可采用4類介質(zhì)： 1000BASE.SX(短波長光纖)、1000BASE.LX(長波長光纖)、1000BASE.CX(短距離銅纜)、1000BASE.T(100m 4對6類UTP)，其介質(zhì)標準如表3.3所示。
表3.3千兆以太網(wǎng)介質(zhì)標準
標準要求1000BASE.SX1000BASE.LX1000BASE.CX1000BASE.T
介質(zhì)多模光纖(62.5μm或50μm)多模光纖(62.5μm或50μm)單模光纖(9μm或10μm)150Ω STP5類UTP,4對
工作波長
/nm770~8601270~13551270~13550
距離/m220~550550500025100
其中,1000BASE.SX使用短波長（850nm）激光的多模光纖，1000BASE.LX使用長波長（1300nm）激光的單模和多模光纖。使用長波長和短波長的主要區(qū)別是傳輸距離和費用。不同波長傳輸時信號衰減程度不同。短波長傳輸衰減大，距離短，但節(jié)省費用； 長波長可傳輸更長的距離，但費用高。1000BASE.CX為150Ω平衡屏蔽的特殊電纜集合，線速為1.25Gbps，使用8B/10B編碼方式。
3. 1000BASE.T
1000BASE.T是100BASE.T的自然擴展，與10BASE.T、100BASE.T完全兼容。1000BASE.T規(guī)定可以在5類4對平衡雙絞線上傳送數(shù)據(jù),傳輸距離*遠可達100m。1000BASE.T的重要性在于:可以直接在100BASE.TX快速以太網(wǎng)中通過升級交換機和網(wǎng)卡實現(xiàn)千兆到桌面，而不需要重鋪電纜線。
1000BASE.T是專門為在5類雙絞線上傳送數(shù)據(jù)而設計的。1000BASE.T與100BASE.T采用相同的傳送時鐘頻率(125MHz)，但是利用了一種更加復雜的信號傳輸和編/解碼機制——PAM.5碼，每個符號(5級脈沖幅度調(diào)制，取+2，+1，0，-1，-2之一)對應兩位二進制信息(其中4級表示兩位，一級用于前向糾錯碼)。1Gbps的傳送速率可以等效地看作分布在4對雙絞線上(4×125Mbps×2=1Gbps)。
4. 千兆以太網(wǎng)應用
千兆以太網(wǎng)的光纖連接方式解決了樓層干線的高速連接，1000BASE.T千兆以太網(wǎng)技術用來解決桌面之間的高速連接。
千兆以太網(wǎng)可用于高速服務器之間的連接、建筑物的高速主干網(wǎng)、內(nèi)部交換機的高速鏈路以及高速工作組網(wǎng)絡。
由于千兆以太網(wǎng)采用大家熟悉的技術，是一種從目前普遍采用的以太網(wǎng)技術平滑過渡到千兆以太網(wǎng)的技術，是10Mbps和100Mbps以太網(wǎng)技術的自然擴展，因此有很好的應用前景。圖3.4所示是某高校圖書館計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)集成方案。
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